Aktiv køling af batterierne?

Vidste du, at Nissan Leaf og Volkswagen e-Golf mangler aktiv køling af batterierne? Nissan har sat restriktioner på hurtigopladning. Volkswagen dæmper motorkraften, hvis du kører for hårdt. Det er lige meget, hvilken løsning der vælges til at styre temperaturen. Læs hvorfor!

---

 

Kvaliteten der sjældent nævnes

Moderne elbiler bør have systemer, der styrer temperaturen i battericellerne. Det er vigtigt for ydeevnen, for batterierne at tage en hurtig opladning, for rækkevidde og for batteriernes levetid. Fabriksnumrene gælder kun, når batterierne har den korrekte temperatur. Batterierne foretrækker samme rumtemperatur som os mennesker. Ikke alle elbilmodeller har tilfredsstillende løsninger. Vi har forsøgt at finde ud af, hvilke løsninger der bruges i de mest populære modeller. Det er ikke nogen nem opgave, selv for bilnørder.

Reverse Engineering

Bilproducenter foretrækker at præsentere batteripakkerne som sorte kasser. De er generelt tilbageholdende med at give detaljerede oplysninger. Selv simple spørgsmål som "Hvem producerede battericellerne?", kan være dybt indlejret. Det bliver så meget sværere at finde ud af, hvordan overskudsvarme ledes fra batterierne under belastning, eller hvor effektivt varme kan tilføres på kolde dage. Heldigvis er der skuespillere, der lever af at skille tingene ad for at dokumentere, hvordan de gør det rent faktisk er konstrueret, – den usminkede sandhed. Biler som Tesla 3, BMW i3, Opel Ampera (Chevrolet Bolt) og Renault Zoe er allerede blevet dissekeret.

Passiv eller aktiv køling?

Passiv køling kan ikke styre temperaturen i batterierne, men kan opfange og aflede en god del varme gennem metallet i batterihuset og omgivende luft. Aktiv luftkøling kan bestå af noget så banalt som en termostatstyret ventilator. En væskeafkølet system er langt bedre, hvor glykolblandingen (kølevæsken) ledes i kanaler rundt om batterierne. Det er ideelt, hvis temperaturændringerne i batterierne kan være med til at opvarme kabinen via en varmeveksler. I fremtiden vil battericellerne måske blive monteret i termisk isolerede kasser.

Flade eller runde celler?

På verdensplan er der kun en håndfuld producenter, der forsyner hele verden med battericeller. De mest kendte er LG Chem, SK Innovation og Samsung SDI i Sydkorea, BYD og CATL i Kina og Panasonic, oprindeligt Japan. Batteriproducenterne leverer kun celler og giver bilproducenter mulighed for at bygge deres egne batteripakker. Følgende typer battericeller bruges:

Poseceller

Næsten alle nye batteripakker er i dag baseret på flade celler pakket ind i plastik – såkaldte poseceller (også omtalt som lommeceller eller sækkeceller). Disse kan stables tæt sammen (men ikke forum tæt) – og normalt lodret.

Prismatiske celler

Her er cellerne pakket ind i mere solidt materiale, såsom aluminium, der optager mere varme end plastikken i posecellerne. BMW i3 og Volkswagen e-Golf bruger dette.

Runde celler

Runde celler minder om lommelygtebatterier. Brugt af Tesla, men Toyota bruger/vil også bruge runde celler. Disse kan også optage mere varme end posecellerne.

 

Væskekøling

Tesla 3

Opretstående runde/ærmeformede celler fra Panasonic. Mellem cellerækkerne ledes kølervæske gennem kanaler i flade kølebånd i fuld højde. Køletapen er fastgjort til hver celle med en type klæbemiddel, der leder varme. Hver celle er omgivet af afkøling fra to sider. Systemet består af flere sløjfer til at aflede varme. Under kølige forhold er systemet vant til hede batterierne.

Opel Ampera/Chevrolet Bolt

Lodrette poseceller fra LG Chem. Separat køleramme under batterierne med kølevæskekanaler styrer temperaturen. Af pladshensyn er battericellerne stablet med to lag bagpå - som en ekstra forhøjning. Det er usikkert, om de øverste celler får lige så god køling som cellerne nærmest kølerammen.

Audi e-tron

Lodrette poseceller fra LG Chem. Et netværk af kølevæskekanaler under batterierne sørger for, at varmen transporteres væk – eller tilføres varme, hvis det er nødvendigt. Ved afkøling passerer væsken gennem et køleelement. Bilens radiator bruges til opvarmning. Systemet er tilsluttet en varmepumpe. Audi hævder, at deres køling burde være mere effektiv end Teslas løsning.

Jaguar I-Pace

Lodrette poseceller fra LG Chem. Væskekølet temperaturkontrol. Uvist hvordan kanalerne løber, men det antages at de er placeret under batteripakken og består af flere sløjfer. Jaguar er tilbageholdende med at offentliggøre detaljerede oplysninger.

hyundai kona

Poseceller fra LG Chem. Aktiv termisk styring med væskekølede kanaler i en køleplade under batterierne, der transporterer varme væk, når det er nødvendigt. Systemet har flere sløjfer og egen køler. Systemet kan også producere varme, når det er nødvendigt. NB! Kun biler til de nordiske markeder har batterivarmer.

KIA og Niro

Poseceller fra SK Innovation. Væskekøling. Samme system til termisk styring af batterierne som Hyundai Kona.

 

Modeller, der er blevet opgraderet fra luft- til væskekøling

Hyundai ioniq

Poseceller fra LG Chem. Hyundai oplyser, at modeller fra 2020 med et 38,3 kwh batteri har væskekøling. Der er ikke noget informationsmateriale om, hvordan systemet er bygget op, men det antages at være af samme type, som Hyundai Kona bruger, - og som fra 2020 også rulles ud i den nye KIA e-Soul. Den udgående model af Ioniq, serie 1 produceret før 2020, har ventilationskanaler fra kabinen med en termostatstyret ventilator, der trækker indvendig luft mod batteripakken.

KIA e-Soul 64 kwh

Modeller fra 2020+ har poseceller fra SK Innovation. Bruger samme system til batterikøling og opvarmning som Hyundai Kona. Den første serie af KIA e-Soul – før 2020 – ventilerer batterierne baseret på luft fra bilens aircondition. De har deres egen ventilator til at trække luft, hvis det er nødvendigt.

 

Aktiv batterikøling med luft

Renault Zoe

Nye 2020+ modeller med 52 kwh har lodrette poseceller fra LG Chem. Alle modeller (også ældre) har aktiv luftkøling, der bruger luft fra bilens aircondition til at levere afkølet luft direkte ind i batterikassen – et hul til indsugning og to til udluftning. Under opladningen kan bilen derfor starte klimaanlægget, hvis det er nødvendigt. Systemet kan også bruge varm luft fra varmesystemet, for eksempel ved forvarmning.

BMW i3

Prismatiske batteripakker fra Samsung er monteret over en ramme med kølekanaler. Det er ikke luft, men kølegas, der sendes ud under batteripakkerne, når der er behov for det. Der er også varmeledninger, der producerer elektrisk varme under batterierne.

 

Uden aktiv batterikøling

Nissan Leaf

Liggende poseceller fra kinesiske AESC'er. Nissan hævder, at der ikke er behov for aktiv batterikøling, heller ikke for 62 kw batterier. Leaf har sat en begrænsning i softwaren til at begrænse hurtigopladning flere gange i træk – samme dag. Fænomenet er hashtagget #rapidgate. Dette er sandsynligvis gjort for at forhindre skader på batteriet på grund af manglende aktiv batterikøling. Biler, der bliver leveret til kolde egne, har batterivarmere, der primært har til formål at beskytte batterierne mod at blive ødelagt i ekstrem kulde – ikke for at give en optimal driftstemperatur.

Volkswagen eGolf

Prismeceller fra Panasonic. Volkswagen hævder, at batterierne ikke behøver en ekstern kilde til batterikøling og -varme. Udover passiv køling har e-Golfs en funktion, der automatisk reducerer strømmen, når man trykker for hårdt på gassen i længere tid. Det offisielle begrundelsen er at reducere forbruget. Det real begrundelsen vil sandsynligvis reducere muligheden for, at batteriet overophedes. Ligeledes er ladeeffekten begrænset, hvis batteriet er for varmt. Dette er almindeligt på alle elbiler, men er sjældent et problem på biler med aktiv batterikøling. Volkswagen har givet en anbefaling om, at e-Golf ikke skal hurtiglades mere end hver anden opladning.

Konklusion

Det er ikke overraskende, at premiumbiler som Tesla 3 og Audi e-tron har ordentlig temperaturkontrol af battericellerne. Selvom ydeevneforringelse er blevet påvist i Teslaen efter gentagne accelerationer på grund af, at batterikølingen ikke er effektiv nok. Hvis den ikke er verdens bedste, er den et pejlemærke for de andre elbiler.

Jeg er imponeret over, at selv overkommelige elbiler har aktiv, væskebaseret køling af batterierne. Jeg tænker især på den nye KIA e-Soul og Hyundai Ioniq. Nævner i farten også Renault Zoe personbilen med separate luftkanaler fra klimaanlægget direkte ind i batteriboksen.

Det handler om, hvad vi får for pengene. Bruger du en elbil i tempererede omgivelser med stille opladning, kan du med sikkerhed spare et par kroner ved at vælge en model uden aktiv batterikøling. Det vigtigste er, at du træffer bevidste valg.

---

Herefter skal bilfabrikanterne forklare, hvordan de sikrer, at battericellerne når den optimale arbejdstemperatur. Nævn det venligst i brochurerne!

---

 

Se også

Jalopnik har besøgt Munro & Associates som har skruet tre førende elbiler helt fra hinanden. Jalopnik karakteriserer de tre biler som "konventionel tilgang", "weirdo approach" og "blank sheet". Gæt hvem der er hvem!